Archiv für August 2009

Die Gefahren der Rekonterminierung

Sonntag, 23. August 2009

Einen besonderen Gefahrenherd für das Eindringen von Krankheitserregern in den hitzebehandelten Boden bietet der darunterliegende Untergrund. Abhängig von der Wurzeltiefe der gepflanzten Kultur können phytopatogene Organismen in tiefe Bodenbereiche vordringen und auch diese verseuchen. So kann es vorkommen, dass gedämpfte höhere Bodenschichten von solchen tiefliegenden Krankheitserregern rekonterminiert werden.

Bei stark krankheitsbefallenen Böden ist daher zu empfehlen, abhängig von der Wurzeltiefe der zu kultivierenden Pflanzensorte, vor dem Dämpfen Bodenproben aus verschiedenen Bodenschichten zu nehmen und auf den Krankheitsbefall hin zu überprüfen, um somit die benötigte Dämpftiefe zu ermitteln.

Zudem kann durch die gezielte Impfung des gedämpften Bodens durch Mikroorganismen dessen Abwehrkraft gegen eindringende Krankheitserreger wesentlich gestärkt und dadurch die Wiederverseuchung immens gehemmt werden.

Durch die Einbringung von positiv wirkenden Mikororganismen in den gedämpften Boden kann man zudem die Gefahr der oberflächlichen Wiederverseuchung durch Einschleppung von außen, z.B. der Nutzung von Fremdsubstrat und kontaminiertem Pflanzengut eingrenzen.

Heißdampf und Pflanzenwachstum

Samstag, 22. August 2009

Der Boden übt über seine Beschaffenheit und das in ihm bürtige Leben einen elementaren Einfluss auf die in ihm wachsende Pflanze aus. Ein Setzling ist für eine gesunde Entwicklung darauf angewiesen, dass der Boden ihm optimale Wachstumsvoraussetzungen bietet.  Gerade in intensiv genutzten gärtnernischen Böden ist dies ein großes Problem, da sich gerade hier Krankheiten und pflanzenschädliche Stoffe, die auch zur Bodenmüdigkeit führen, in großer Menge anreichern können.

Praktische Erfahrungen beim Einsatz von Heißdampf haben gezeigt, dass sich die schonende Bodenerhitzung generell positiv auf das Pflanzenwachstum auswirkt.
Heißer Dampf mit seinen physikalischen, biologischen und chemischen Wirkungen löst im intensiv genutzten Boden die Mehrzahl an Problemen, ohne dass Chemie eingesetzt werden muss.

Nichtsdestotrotz sind bis heute noch nicht alle Wirkungen des Heißdampfes auf die einzelnen Pflanzenarten im Detail wissenschaftlich geklärt. Dies wird insbesondere dadurch erschwert, dass sie in Abhängigkeit zu den einzelnen Kulturpflanzensorten sowie den behandelten Böden und deren Beschaffenheit stehen.

Die Praxis zeigt, dass ein Großteil an Krankheiten abgetötet, sowie reichlich Nährstoffe freigesetzt werden, darunter insbesondere Stickstoff, der durch die Kondensation in löslicher Form pflanzenverfügbar gemacht wird. Nach dem Dämpfen zeigen sich die Pflanzen gesünder: Eine Kultur weist mehr Einheitlichkeit im Wachstum auf und kann in gemäßigten Breiten früher angebaut werden, da der Boden erwärmt ist und keine langen Karenzzeiten, eingehalten werden  müssen, im Vergleich zu dem Einsatz von chemischen Mitteln zur Bodenentseuchung. Es gibt jedoch auch einzelne Beispiele, dass sich in gedämpften Boden bei einzelnen Pflanzenarten Wachstumsdepressionen zeigen können, vor allem bei Kopfsalat. Wieso dies der Fall ist konnte noch nicht abschließend geklärt werden. Man geht davon aus, dass sich in manchen Böden das Nährstoffverhältnis über die Einbringung von Hitze für die konkrete Pflanzensorte negativ verschoben hat. Normalerweise gleichen dies die im Boden lebenden Organismen wieder aus. Im gedämpften Boden jedoch wird Zeit benötigt, bis sie sich wieder in ausreichender Zahl ansammeln können.

Es empfiehlt sich daher, insbesondere bei empfindlichen Kulturen, zum einen mit der Bepflanzung des gedämpften Bodens zwei bis vier Wochen abzuwarten und eine gewisse Karenzzeit einzuhalten,  zum anderen, falls die Karenzzeit eingespart werden soll, den Boden mit aktiven Mikroorganismen zu impfen, um dadurch das Bodengleichgewicht rascher wiederherstellen zu können. Zudem erschweren die eingebrachten positiv wirkenden Bakterien die Wiederbesiedelung von Krankheitserregern, insbesondere aus den tieferen, nicht gedämpften Erdschichten.

Hitzewirkung auf Böden und Erden

Samstag, 22. August 2009

Jeder Boden ist eine Mischung verschiedener Bestandteile, allen voran mineralische und organische Substanzen, die als Biotop für eine Vielzahl an Organismus dienen. Die einwirkende Hitze hat auf diese eine umfassende Wirkung, greift in das Bodenleben ein, beeinflusst chemische, biologische und physikalische Prozesse. Hier eine kleine Übersicht der im Boden durch Heißdampf ausgelösten Prozesse:

A) Biologischer und chemischer  Einfluss:
Degenierung organischer, insbesondere auf Proteine aufbauende Strukturen; Abtötung  bodenbürtiger Organismen; Zersetzung bzw. Umformung organischer und anorganischer Substanzen; Freisetzung gebundener Stoffe.

B) Physikalischer Einfluss:
Bodenstrukturänderungen; Kapilaritätswandlungen; Veränderung der Aufnahmefähigkeit von Salzen und Wasser, Ausschwemmung und Lösung von Stoffen.

Untersuchen haben gezeigt, dass die physikalischen Bodenveränderungen wenig abhängig sind von der jeweiligen Bodenbeschaffenheit. Erwähnenswert sind lediglich ein Abfall der kapillaren Wasserführung und eine leicht angestiegene Neigung zu Verschlemmungen, wobei beides auf Kolloidstrutkurveränderung zurückgeführt werden könnte. Der Säure-Base Haushalt der Böden wird durch die Hitze nicht beeinflusst.

Die genannten biologischen, chemischen und physikalischen Einwirkungen wirken sich ganz unmittelbar auf das Bodenleben und damit das Wachstum der dort gesetzten Pflanzen aus. Krankheiten werden bekämpft und die Bodenmüdigkeit beseitigt. Viele Kulturpflanzen erfahren durch das Anwachsen in gedämpften Boden bessere Startbedingungen für eine gesunde Entwicklung.

Wiederbelebung eines entseuchten Bodens

Sonntag, 16. August 2009

Nach einer Entseuchung des Bodens mit Heißdampf findet sehr rasch eine Wiederbelebung mit Mikroorganismen satt. Dies gilt vorerst gleichermaßen für nützliche als auch für schädliche Organismen. Jedoch finden günstig wirkende Bakterien und Pilze förderlichere Bedingungen vor und erlangen hierdurch einen wesentlichen Vorsprung.  In der Regel erringen die nützlichen Organismen rasch die Übermacht. Die rasche Wiederbesiedlung durch Mikroorganismen ist auf verschiedene Gründe zurückzuführen. Im Fokus steht hierbei der geringe Wettbewerbsdruck durch konkurrierende Arten sowie die bessere Verfügbarkeit an Nährstoffen und anderen günstig wirkenden chemischen Verbindung, die durch das Dämpfen gelöst wurden.

Die erste Welle der Wiederbelebung erfolgt über die hitzeresistenten Formen z.B. sporenbildende Bakterien. Die Wirkung des Hitzeschocks zur Beendigung der Keimruhe ist allgemein bekannt und wurde insbesondere bei Bakterien und Pilzen festgestellt. Zudem breiten sich Mikroorganismen aus tieferen, unbehandelten Bodenschichten in die gedämpften Bereiche aus und siedeln sich dort erneut an.

Darüber hinaus werden keimfähige Sporen über die Luft eingetragen, wobei es sich in der Hauptsache um Pilzsporen handelt. Die Voraussetzung der Ansiedlung von Organismen ist selbstverständlich der Umstand, dass diese dort auch lebens- und konkurrenzfähig sind.

In den meisten Fällen bildet sich so auf ganz natürliche Weise in recht kurzer Zeit eine widerstandsfähige Barriere gegen die Ausbreitung von Krankheitserregern.

In Einzelfällen kann es während der Wiederbelebung aufgrund ungünstiger Umstände zu einer massenhaften Verbreitung von phytopatogenen Organismen im gedämpften Boden kommen, was zu enormen Schäden führen kann. Um dem vorzubeugen, ist es empfehlenswert, den Boden direkt nach dem Dämpften mit positiv wirkenden Mikroorganismen zu impfen und so eine massenhafte Vermehrung von Schadorganismen zu vermeiden.

Abtötungstemperaturen pflanzenkrankheitserregender Organismen

Samstag, 15. August 2009

Die Effektivität eines thermischen Bodenentseuchungsverfahrens, wie Dämpfen mit Heißdampf, ist prinzipiell abhängig von der eingesetzten Energie bzw. Wirktemperatur und der Einwirkungsdauer. Das bedeutet, dass ein vergleichbares Resultat zum einen erzielt werden kann, egal ob geringere Energie über lange Zeit, oder hohe Energien über kurze Zeit hinweg zum Einsatz gebracht werden.

Generelle Angaben über die benötigte Einwirkzeit bei bestimmten Temperaturen zur Abtötung spezifischer Phytopatogene (Pflanzenkrankheitserreger) zu erstellen wird insbesondere dadurch erschwert, dass man bei diesen es häufig mit verschiedenen Entwicklungsstadien zu tun hat, die unterschiedlich hitzeresistent sein können. Dabei sind insbesondere Dauer- oder Überwinterungsformen äußerst widerstandsfähig. Daduch  ist ein konkreter Abtötungspunkt für viele Organismen nicht eindeutig bestimmbar. Angegebene Werte sind daher nur Anhaltspunkte:

Hier eine Auflistung von bodenbürtigen Organismen und deren Abtötungspunkt bei 30minütiger Wirkdauer (nach G.B. Bollen):

  1. Bis 55°C:
    Parasitäre Nematoden (außer Pratylenchus), saprophage Nematoden, Verticilium albo-atrum, Didymella lycopersici, Cylindrocarpon destructans, Thilaviopsis basicola, Phytiumarten, Phytophtora, Pratylenchus, Kreuzkraut (Greiskräuter, darunter auch das giftige, leberschädigende Jakobskreuzkraut bzw. Jakobsgreiskraut) , Vogelmiere
  2. Bis 65°C:
    Fusarium oxysporum, Fusarium redolens, Verticilium dahliae, Botytis, cinerea, Phialophora cinerescens, Rhizoctonia solani, die meisten Penicillium- und Aspergillus- Arten, Ascomyceten, Algen, Bodeninsekten, Würmer, Schnecken, Tausendfüßler, Mosaikvirus
  3. Bis 75°C:
    pflanzenpathogene Bakterien, Penicillium- und Aspergillus- Arten mit deutlichen Fruchtkörpern, Kartoffel X-Virus
  4. Bis 90°C:
    Tomatenmosaikvirus, Gurkenvirus, fünf mesophile Schimmel, darunter Zellulosezersetzungsschimmel
  5. Über 90°C:
    sporenbildende Bakterien

Im Vergleich zeigen sich Pflanzenkrankheitserreger bedeutend empflindlicher als humusbildenende Organismen. Dies ist im Übrigen ebenso beim Einsatz von chemischen Präparaten erkennbar.  Höhere Organismen, wie die saprohagen oder parasitären Nematoden, sterben bereits ab Temperaturen bis 55°C ab.

Es wurde festgestellt, dass die Fäulnis verursachenden Arten von Phytium, Rhizoctonia und Botrytis bereits bei Temperaturen bis zu 55°C nach bis zu 30min Wirkdauer absterben. Zudem ist erwähnenswert, dass Pilze, die als Gegenspieler zu krankheitserregenden Arten wichtig für die Bodenrevitalisierung sind, wie z.B. Aspergillus- und Penicillium- Gattungen, recht hitzeresistent sind.

Gleiches gilt für die Bakterien. Für den Boden wichtige sporenbildende Arten sind extrem widerstandsfähig gegen Hitze und können selbst nach Behandlungen über 100°C sehr rasch eine neue Population aufbauen. Darunter ist insbesondere der Bacillus subtilis zu nennen, dessen Stämme pilzliche Krankheitserreger, wie Rhizoctonia, inSchach halten und bekämpfen können.

Pflanzenkrankheitserregende (phytopagogene) Bakterien sind dagegen recht empfindlich gegen Hitze. Es ist nicht bekannt, dass solche Arten Temperaturen von über 70°C bei besagter Wirkdauer überleben.

Die Forschungen zeigen, dass überwiegende Mehrzahl an phytopathogenen Organismen bei Temparturen bis 75°C abstirbt, sofern eine ausreichende Wirkzeit besteht.
Daher ist auch die Einbringung von Hitze zur Erwärmung des Bodens bis zu einer Temperatur von 98°C für dessen Behandlung ausreichend, um die Krankheiten zu beseitigen, dabei jedoch noch die Hilfreichen Organismen, wie die sporenbildenden Bakterien und Zellulose zersetzenden Pilze zu erhalten, die gegen die Wiederbesiedlung von Phytopatogenen einen gewissen natürlichen Schutz bieten.

Das Dämpfen mit Heißdampf erfüllt hier alle grundlegenden Anforderungen. Die hohe spezifische Wärme des Wassers sorgt dafür, dass bei der Kondensation bei 100°C und der darauf folgenden weiteren Abkühlung, dank des sehr hohen Energiegehalts, für eine lange Zeit ausreichend hohe Temperaturen im Boden bestehen, um eine optimale Abtötungs-Wirkung zu erzielen.
Andere thermische Verfahren, wie z.B. Heißluft-Einbringung, könnten dies im Vergleich zum Dämpfen nur mit extrem hohen Einbringungstemperaturen von über 2000°C oder bedeutend längerer Einbringungszeit erreichen, was jedoch mit hohen Risiken verbunden ist, insbesondere den Boden enorm auszutrocknen oder gar zu verbrennen und dadurch dessen Fruchtbarkeit zu gefährenden. Das Dämpfen ist daher zudem eine ausgesprochen bodenschonende Methode.

Zusammenfassend ist zu sagen, dass folglich das Dämpfen mit Heißdampf keine Sterilisation im eigentlichen Sinne im Boden bewirkt, da eine Vielzahl nützlicher Organismen die Hitzebehandlung überlebt. Das Gegenteil wäre, wie ausgeführt, auch gar nicht wünschenswert. Man erreicht mit dem Dämpfen jedoch eine weitgehende “Sterilisation”, jedoch nur in Hinblick auf die Pflanzenkrankheiten.

Die Wirkweise des Wasserdampfs im Boden

Samstag, 15. August 2009
Verdeutlichung der Energieaufnahme von Wasser während der Verdampfung

Verdeutlichung der Energieaufnahme von Wasser während der Verdampfung

Wasserdampf vernichtet rein physikalisch durch seine thermische Energie angesiedelte Pflanzenkultur- Schädlinge, wie Unkräuter, Pilze, Bakterien und Viren durch Degenerierung der Zellstrukturen.

Dabei zeichnet sich Wasserdampf durch eine hohe Wirksamkeit aus.

Dies ist insbesondere auf zwei Umstände zurückzuführen.
Zum einen ist die bedeutende Mehrzahl an organischen Phatogenen hitzeempfindlich und stirbt bei Überhitzung vollständig ab.
Zum anderen kann Wasserdampf bei einer im Verhältnis zu seinem hohem Energiegehalt, geringen Temperatur von lediglich 100°C während der Kondensation die nötige Hitze an die Umgebung abgeben, um eine Vernichtung der pflanzenschädlichen Substanzen und Organismen zu erwirken, ohne dabei den Boden selbst durch Verbrennen zu schädigen.

Das Dämpfen mit heißem Wasserdampf ist in biologischer Hinsicht nichtsdestotrotz eine Teilentkeimung. Wichtige hitzebeständige sporenbildende Bakterien beleben nach der Abkühlung wieder den Boden. Bodenermüdungen wird durch die Freisetzung von blockierten Nährstoffen begegnet.

Damit führt Dämpfen nachweislich zu einer besseren Startposition und schnellerem Wachstum der Pflanzen, und gleichzeitig zur Stärkung deren Widerstandsfähigkeit gegenüber Krankheiten und Schädlingen.
Die Anwendung von Heißdampf gilt heute sowohl bei den Praktikern als auch bei den Forschern übereinstimmend als das beste und wirksamste Mittel zur Hygienisierung kranker Böden, Anzucht-Erden und von Komposten.

Wasserdampf gegen Bodenmüdigkeit

Samstag, 15. August 2009

Bei konventionellem, intensivem Anbau gibt es wenig Möglichkeiten, Bodenmüdigkeit zu entgehen. Eine regelmäßige Einbringung von organischem Dünger, wie Kompost oder Algendünger, sowie die Kontrolle und Regulierung des pH-Wertes im Boden können Bodenmüdigkeit im Allgemeinen entgegenwirken, dort wo ein regelmäßiger Fruchtwechsel nicht machbar ist.

Dämpfen kann, soweit Bodenmüdigkeit auftritt, ein probates Mittel sein, um im Boden wieder ein Gleichgewicht zu etablieren. Es hat sich gezeigt, dass durch den Einsatz von heißem Wasserdampf bodenmüdigkeitsursächliche Organismen abgetötet werden und durch die Hitze ein schnellerer Abbau phytotoxischer Stoffe erfolgt.

Die Bodenmüdigkeit

Samstag, 15. August 2009

Sämtliche allgemeinen Entwicklungshemmungen kultivierter Pflanzen nach wiederholtem Anbau auf der gleichen Bodenfläche versteht man als Bodenmüdigkeit.
Sie zeichnet sich insbesondere dadurch aus, dass die Erträge im Laufe der Zeit trotz Düngung bzw. sonstiger Bodenaufbereitungesbemühungen zurückgehen.

Die Bodenmüdigkeit tritt insbesondere bei jahrelangem Anbau der gleichen Pflanzen am gleichen Standort auf, und meistens ist sie nur auf eine Pflanzenfamilie oder Gattung beschränkt. Sie tritt sowohl im Gemüseanbau als auch bei der Anzucht von Zierpflanzen, Sträuchern und im Obstanbau auf. So wachsen alle möglichen Pflanzen an einem Standort, aber die gewünschten, die früher an der Stelle gut wuchsen, gedeihen kaum noch oder verkümmern.

Es gibt beispielsweise den Begriff Rosenmüdigkeit bzw. „rosenmüder Boden“, der dieses Phänomen treffend beschreibt.

Die Ursachen sind oft vielfältig und im Detail nicht vollends verstanden. Verschiedene Prozesse im Wechselspiel zwischen Boden und Pflanze kommen hier in Betracht:

  1. spezifischer Entzug von Nährstoffen (z. B. auch Verarmung von bestimmten Spurenelemente)
  2. Anhäufung von Schädlingen im Boden
  3. Stoffwechselausscheidungen der Wurzeln, die das Wachstum hemmen oder Schädlinge anziehen
  4. Artenrückgang der Bodenlebenwesen und damit verbundene Veränderung der Bodengare
  5. Änderung des pH-Wertes im Boden

Generell kann durch einen kontinuierlichen Fruchtwechsel und der damit verbundenen richtigen Fruchtfolge Bodenmüdigkeit vermieden werden. Darüber hinaus kann die regelmäßige Anwendung von organischem Dünger das Auftreten von Bodenmüdigkeit entgegenwirken.

Im konventionellen Gartenbau bei intensiver Bodennutzung, bei dem ein richtiger, kontinuierlicher Fruchtwechsel kaum möglich ist, kann entweder der müde Boden entsorgt, oder durch den Einsatz von heißem Wasserdampf die Bodenmüdigkeit beseitigt werden.

Wasserdampf zur Bodenentseuchung

Samstag, 15. August 2009

Entgegen anderen Stoffen (wie Luft) hat Wasser durch seine hohe spezifische Wärme die Fähigkeit, bei konstanter Temperatur von 100°C enorme Mengen an Energie bei der Wandlung von Wasser zu Wasserdampf aufzunehmen, die dann wieder im Boden zur Entseuchung freigesetzt werden kann.

Daraus resultiert ein besonders hoher Wirkungsgrad des Verfahrens, mit dem bei ausreichender Wirkungsdauer sämtliche organischen Pathogene abgetötet werden können.

Die relativ geringen Wirkungstemperaturen von lediglich bis zu 100°C während des Konsensationsprozesses schonen den Boden. Entgegen der Nutzung trockener Hitze (z.B. durch Heißluft) besteht  keine Gefahr, den Boden zu verbrennen und dadurch die Bodenfruchtbarkeit in Mitleidenschaft zu ziehen.

Im Gegensatz zu chemischen Präparaten hat Wasserdampf eine umfassende Bodenentseuchungswirkung. Alle organischen Pathogene werden durch die feuchte Hitze in Mitleidenschaft gezogen und bei ausreichender Wirkungsdauer abgetötet.
Chemische Mittel hingegen wirken nur partiell, da Sie lediglich auf einzelne Krankheitserreger ausgerichtet werden können. Bei vielfacher Krankheitsbelastung des Bodens wären somit Chemie-Cocktails nötig, die aus sich heraus wiederum ernorme Risiken für Umwelt und Gesundheit darstellen würden.

Die Nutzung trockener Hitze (Rösten) zur Bodenentseuchung

Montag, 10. August 2009

Selbst durch Abbrennen von Äckern kann eine Hitzentiefenwirkung von bis zu 10 cm beobachtet werden. Dieses Verfahren wurde in führen Zeiten bei intensiver Landwirtschaft, insbesondere auf Plantagen zur Wurzelfäule- und Unkrautbekämpfung eingesetzt. Zu Beginn des letzten Jahrhunderts wurden Bodenröster genutzt, in die Anzuchterden gefüllt und dann auf offener Flamme erhitzt wurden.

In heutiger Zeit sind Heißluft-Geräte für die trockene Bodenerhitzung im Einsatz.

Bei trockenem Boden kann das Röstverfahren zu Hitzeschäden und damit zur Zerstörung organischer Bodenbestandteile führen, die jedoch elementar für das Wachstum der Kulturpflanze sind. Daher ist beim Einsatz von trockener Hitze grundsätzlich darauf zu achten, dass die Behandlung nicht zu lange dauert und der Boden ausreichend Feuchtigkeit aufweist.